电动机的转矩限制装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种电动机的转矩限制装置，它具有：一个电动机电流的电流检测装置，一个用于调节转矩的给定值预给定装置及一个使电动机电流限制在取决于给定值预给定装置的最大值上的控制和／或调节装置。本发明专利技术的特征是，设有一个用于测量电动机的转速的转速检测装置，其中控制和／或调节装置根据转速来确定电动机电流的最大值。本发明专利技术还涉及一个相应的方法。

【技术实现步骤摘要】
电动机的转矩限制装置及方法
本专利技术涉及电动机的转矩限制装置，具有：一个电动机电流的电流检测装置，一个用于调节转矩的给定值预给定装置及一个使电动机电流限制在取决于给定值预给定装置的最大值上的控制和/或调节装置。本专利技术还涉及一种电动机的转矩限制方法。
技术介绍
电动机被使用在各种各样的不同领域中。例如电动机可使用在电动工具机中及由此驱动插入式刀具。根据刀具的使用范围和/或待加工材料和/或工件的性质通常需要：在插入式刀具不能超过一定的转矩，否则将面临插入式刀具或工件的损伤和/或破坏。例如公知了电动拧螺丝机，它通过接收螺钉(栓)的材料的密度和/或螺钉的尺寸或几何形状在旋拧过程中可产生转矩的增高。在此情况下可达到一个转矩值，该转矩将使螺钉和/或工件的材料结构被强加载，以致使该材料结构破裂。尤其公知了这样的情况，其中例如一个螺钉被电动拧螺丝机用高转速拧入一个工件中。如果以一个高转速到达拧入的终点位置，使得螺钉头机械式地限制螺钉的继续转动，则经常会使螺钉、插入式刀具和/或工件损坏或用不允许的高转矩旋拧及由此引起缺陷。在不利的情况下，螺钉和/或插接式刀具和/或工件的材料结构可被冲击地出现的转矩尖峰强烈地过加载，以使得材料结构破裂。该情况被公知为所谓的“螺钉硬伤”。为了防止由于超过最大允许的转矩使材料损伤或破坏，在过去-->做出过许多努力。例如公知了机械滑动式离合器，其中当达到预调节的最大允许转矩时基于预定的滑动使配置给电动机的转轴相对电动工具机的刀夹滑转，即使当电动机或配置给电动机的一些部件、如变速器继续转动时，配置给刀具的一侧不再被驱动。这种类型的机械滑动式离合器具有其缺点，即仅可实现相对不精确的及通常仅可分级调节的最大允许转矩。它还具有承受机械磨损的缺点，由此使力的传递总地并随着滑动式离合器的不断的老化而下降。在调节到的最大允许转矩情况下其滑动的发生也是相对不精确的及在相对大的误差区间内，以致滑动式离合器有时在小于预给定转矩时分离，有时则在达到高得多的转矩时才分离，由此也象前面一样由于转矩引起的过载产生材料的损坏。此外，还使用了电子转矩限制装置，它们检测由电动机接收的电动机电流作为施加的转矩的量度。这种装置的工作不精确，因为尤其在主轴转速高的情况下，实际上在刀具上或在工件上出现的转矩在达到基于预给定最大转矩所预给定的电动机电流时明显地大于被给定的极限值。该现象的出现是因为：即使在关断电动机电流后通过包含在旋转质量内的动能这些旋转质量基于惯性将趋于继续转动，但其中该继续转动通过螺钉的机械限制被冲击式地制动，这将导致与驱动无关的转矩尖峰的形成。该现象尤其伴随上述“螺钉硬伤”出现，在此情况下由一个高转速突然和猛烈制动。
技术实现思路
按照本专利技术，提出了电动机的转矩限制装置，具有：一个电动机电流的电流检测装置，一个用于调节转矩的给定值预给定装置及一个使电动机电流限制在取决于给定值预给定装置的最大值上的控制和/或调节装置，其中：设有一个用于测量所述电动机的转速的转速检测装置，其中控制和/或调节装置根据所述转速来确定所述电动-->机电流的最大值。相比之下，本专利技术的电动机转矩限制装置具有其优点，即由转矩给定值预给定产生的电动机电流的最大值与电动机的转速相关地被确定，由此在调节和/或关断判据中可包括根据旋转质量的动能可能的及螺钉硬伤时出现的转矩尖峰。为此除用于电动机工作时检测其接收电流的检测装置外附加地提供了一个转速检测装置。由转速检测装置检测的转速及由电流检测装置记录的电动机电流将输送到一个控制和/或调节装置，后者将这些参数彼此设置成一定关系。借助一个预给定的最大允许转矩，该控制和/或调节装置求得在存在一定转速的情况下对于一个确定的最大允许转矩产生的最大电动机电流，该电流不能被超过，由此当附加了负载情况下旋转质量产生的转矩尖峰时，预给定的最大允许转矩不能被超过。如上所述，所出现的转矩由两个分量组成，即由电动机电流确定的转矩分量及旋转质量的与转速相关的动能产生的转矩分量。后者由控制和/或调节装置借助检测的电动机转速来求得，例如通过计算或由存储在电子部件中的曲线或表格读出。控制和/或调节装置根据它将电动机电流调节到这样的极限值上，以致在考虑到与转速相关的转矩分量时不会超过预给定的最大允许转矩，其中由电动机电流仅给出与电动机电流相关的转矩分量。在本专利技术的一个实施形式中提出：在达到其值时应执行减小或关断的电动机电流的最大值随着电动机转速的增加而减小。因此当电动机更快速转动时，及由此包含在旋转质量中的动能比转速慢时的动能高时，控制和/或调节装置必需调节到较小的电动机电流，以防止通过旋转质量的高动能出现不允许的继续转动，它基于旋转质量的惯性引起转矩尖峰及由此导致超过预给定的最大允许转矩。在本专利技术的另一实施形式中提出：当达到由控制和/或调节装置-->根据参数：转矩预给定值，电动机电流及转速求得的电动机电流的极限值时该控制和/或调节装置关断电动机电流。为此尤其可使用单独的负载控制单元，它由控制和/或调节装置得到一个相应的信号，该信号将导致电动机电流的关断。该特别的负载控制单元可与由现有技术公知的电开关相组合。本专利技术的一个优选构型允许使用者借助一个操作部件调节最大允许转矩的预给定值，由此可预选择对于确定的应用和/或使用范围特别合适的、不允许被超过的最大转矩。为此设有一个调节装置，它可由使用者操作及使在使用者侧预给定的最大允许转矩以适当的信号输送给控制和/或调节装置，由此控制和/或调节装置可借助该使用者的预给定值求得与转速相关的最大允许电动机电流。在本专利技术的另一优选实施形式中，控制和/或调节装置具有一个微控制器，该微控制器将参数即转矩预给定值、转速及电动机电流转换为调节干预判据，及产生出相应的调节或关断信号。该调节或关断信号将输入到负载控制单元，后者根据该信号进行上述的电动机电流的减小或电动机电流的关断。在一个特别优选的实施形式中提出：控制和/或调节装置总地作为微控制器来实施。在本专利技术的一个构型中转速检测装置这样来实现，即通过一个转速传感器记录一个轴的转速。这例如可通过传感器与轴的刚性机械连接来实现，或例如通过一个与轴的标记或刻槽相联系的光电元件或一个设置在轴上的、周期性遮断一个光电元件的射束路径的旋转盘，或通过使用一个所谓的测速发电机，后者产生与转速相关的信号电压。另一实施形式在于，转速检测装置在电动机工作时由参数即电动机电压及电动机电流推导出转速，这尤其可计算得到或由存储在-->一个电子部件中的曲线或表格读出。以此方式可有利地作到：不需要机械的或局部机械作用的转速检测，及由此不需要对机电结构、尤其是电动机与动力输出部分之间的驱动路径作任何改动或结构上的改变。该构型中尤其可使本专利技术组合在现有的、设有其转矩不能超过预给定最大值的电动机的机器及装置中。所产生的与转速相关的信号尤其可作为转速直接地或通过相应信号的计算规则输送到控制和/或调节装置，其中该控制和/或调节装置对信号进行处理。本专利技术的一个优选应用在于使用在电动工具机中，最好使用在电动拧螺丝机中。由此以非常有利的方式作到了：不会产生由于无意地超过具体应用例中的最大允许转矩而使刀具或工件损坏或有缺陷地旋拧螺钉。本专利技术可组合在公知的本文档来自技高网...

【技术保护点】
电动机的转矩限制装置，具有：一个电动机电流的电流检测装置，一个用于调节转矩的给定值预给定装置及一个使电动机电流限制在取决于给定值预给定装置的最大值上的控制和／或调节装置，其特征在于：设有一个用于测量所述电动机（１）的转速（ｎ）的转速检测装置（１０），其中控制和／或调节装置（１２）根据所述转速（ｎ）来确定所述电动机电流（６）的最大值（Ｉ’）。

【技术特征摘要】
DE 2003-9-11 10341975.61.电动机的转矩限制装置，具有：一个电动机电流的电流检测装置，一个用于调节转矩的给定值预给定装置及一个使电动机电流限制在取决于给定值预给定装置的最大值上的控制和/或调节装置，其特征在于：设有一个用于测量所述电动机(1)的转速(n)的转速检测装置(10)，其中控制和/或调节装置(12)根据所述转速(n)来确定所述电动机电流(6)的最大值(I’)。2.根据权利要求1的转矩限制装置，其特征在于：所述控制和/或调节装置(12)随着转速(n)的增加减小所述电动机电流(6)的最大值(I’)。3.根据以上权利要求中一项的转矩限制装置，其特征在于：设有一个当达到由所述控制和/或调节装置(12)求得的最大值(I’)时限制和/或关断所述电动机电流(6)的负载控制单元(7)。4.根据以上权利要求中一项的转矩限制装置，其特征在于：为了调节转矩，使用者可借助一个操作元件(14)...

【专利技术属性】
技术研发人员：弗尔克尔博施，贝恩德维恩伊策，
申请(专利权)人：罗伯特博施有限公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]